100多名科學(xué)家的合作研究揭示，對宇宙中四種不同現(xiàn)象的廣泛分析為理解暗能量的本質(zhì)指明了道路。暗能量（動宇宙膨脹加速的力量）是一種目前神秘未知的東西。

智利Cerro Tololo美洲天文臺的望遠鏡科學(xué)家Timothy Abbott和同事寫道：它的性質(zhì)“未知，了解它的性質(zhì)和起源是現(xiàn)代物理學(xué)的主要挑戰(zhàn)之一！事實上，這關(guān)系到很多事情，目前的測量結(jié)果表明：暗能量可以作為一個宇宙常數(shù)順利地納入廣義相對論；但研究人員指出，這些測量結(jié)果并不精確，而且包含了一系列潛在的變化。

在空間或時間上，任何偏離這一解釋的行為，都將構(gòu)成基礎(chǔ)物理學(xué)的一個里程碑式發(fā)現(xiàn)。當(dāng)然，問題的核心是，暗能量本質(zhì)只能通過其影響間接地觀察到。這可以分為兩類，首先通過加速宇宙的膨脹使星系結(jié)構(gòu)變形。其次，它抑制了宇宙結(jié)構(gòu)某些部分的增長。然而，它并不是產(chǎn)生這種結(jié)果的唯一力量，因此危險總是存在的，即被認為是暗物質(zhì)活動證據(jù)的東西，實際上可能是完全不同的東西。目前測量暗物質(zhì)的方法存在問題，所有這些都始于宇宙微波背景輻射(CMB)。

宇宙微波背景輻射是宇宙大爆炸40萬年后產(chǎn)生的殘余輻射，充滿了太空。在宇宙歷史上的那個時候，暗物質(zhì)的影響微乎其微。隨著時空膨脹得越來越多、越來越快，它顯著地增加了。因此，測量它的第二個支柱包括對“低紅移”現(xiàn)象的觀察——波長延伸到很遠的地方，可計算過去幾十億年宇宙內(nèi)部的條件。艾伯特和同事們指出，將這兩種測量結(jié)果結(jié)合起來，然后向前推到今天，可以對模型進行強有力的測試，但它需要來自低紅移實驗的精確、獨立的約束”。

因此，任何低紅移測量精度的提高也將提高暗能量計算精度，從而降低(或可能增加)宇宙中存在一種以前未被發(fā)現(xiàn)的物理現(xiàn)象可能性。研究人員通過對低紅移現(xiàn)象(即測量Ia型超新星光曲線、可見物質(zhì)(或“重子”)密度的波動、弱引力透鏡和星系集群)多種觀測探針的組合來應(yīng)對這一挑戰(zhàn)。為此使用了暗能量調(diào)查(DES)的結(jié)果，DES是美國、南美和歐洲研究機構(gòu)的合作項目，研究智利維克托·M·布蘭科望遠鏡(Victor M Blanco telescope)的觀測結(jié)果。研究人員展示了研究的第一部分結(jié)果，揭示了在限制暗能量本質(zhì)方面取得的進展。

DES的發(fā)現(xiàn)絕對排除了暗能量不存在的宇宙存在可能性，而且完全獨立于基于cmb的研究。這些結(jié)果表明宇宙在空間上是平坦的，并對重子物質(zhì)的密度提出了更嚴格的限制。這些結(jié)果將“暗能量及其在宇宙中能量密度”的狀態(tài)……“精確到幾乎是宇宙微波背景輻射之前7次最佳單次實驗結(jié)果的3倍”。結(jié)論是，進一步有計劃的DES研究很可能會使人們對宇宙暗能量影響的認識提高幾個數(shù)量級。這項研究成果即將發(fā)表在《科學(xué)》上，目前發(fā)表在《arXiv》。

博科園-科學(xué)科普｜文:?ANDREW MASTERSON/cosmos magazine

參考期刊文獻:《arXiv》,《物理評論快報》

DOI: 10.1103/PhysRevLett.122.171301

Cite: arXiv:1811.02375

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